學科大概念視域下的高中化學微項目教學實踐

陳莉靖

摘 要：基于學生學科核心素養發展的需要以及學科大概念與微項目教學之間的關聯，以“二氧化氯的實驗室制備到化工生產”為例，探索學科大概念視域下的高中化學微項目教學原則和實施策略，為學生創造更加自主的化學學習空間，讓學生可以在微項目的探索中獲得思維的深化和核心素養的成長，提升高中化學教學質量。

關鍵詞：高中化學；微項目；學科大概念；核心素養

在當前的高中化學教學中，存在教師過于重視知識本位、忽視學生能力養成的問題，導致化學學科的育人價值無法充分展現出來，影響了學生終身學習的發展。因此面對新課程方案實施的需要，高中化學教師有必要探索新的教學路徑，從本質上改善化學課堂教學中知識平鋪、重復訓練的問題，讓學生以探究的方式參與化學學習，促進學生科學思維、科學態度等素養的發展。

借助學科大概念視域下的微項目教學實踐，重視基于真實情境運用模型解決實際問題，有助于縱向擴寬學生的學習空間，橫向聯系化學知識間的脈絡，讓化學教學基于實際的生產、生活，使學生更好地理解化學學科的本質，構建出化學學科大概念。本文以“二氧化氯的實驗室制備到化工生產”為例，探討如何基于學科大概念進行微項目教學設計，以促進學生高階思維的養成和學科核心素養的培養。

一、問題的提出

《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》明確指出，教師在新課程方案實施過程中以及在設計教學內容時，應重視以學科大概念為核心，對課程內容進行知識結構化設計，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實[1]。圍繞學科大概念進行教學設計已成為新課程方案實施的發展需求和熱點問題，學科大概念引領的學科教學實踐是實現課堂改革的途徑之一。

學科大概念中“大”的內涵不是“龐大”，也不是指“基礎”，而是“核心”。這里所謂的核心指的是“高位”或“上位”，具有很強的遷移價值。學科大概念可以形成一個囊括了無數小概念與大量相關事實的知識體，讓學生對化學的本質形成深刻理解。在化學學科中，學科大概念包括了“結構決定性質、性質決定用途”“能量守恒”“化學反應是可以從熱力學和動力學角度進行調控的”等。

微項目教學來源于項目式教學，是項目式學習的微縮版，強調讓學生在做中學，是一種以學生解決生活中實際問題為核心的教學方式。在微項目教學中，需要學生以核心知識的獲取作為基本目標，讓學生的能力、素養可以在對知識深度理解的基礎之上獲得構建。此外，微項目教學強調學生的實踐性學習，能夠讓學生做到學用合一，在親身體驗、不斷解決問題當中獲得知識、形成能力，養成素養。

通過將學科大概念和微項目教學結合在一起，可以讓學生在比較短的時間、比較小規模的項目體驗中獲得深刻的知識探究體驗，讓學生可以在項目實踐中進一步掌握科學探究的方法，促使學生形成學科素養。因此，在高中化學教學中，探索學科大概念視域下的微項目教學能夠幫助學生突破課堂教學的局限性，讓學生將知識、思維、能力融合在一起，使學生的核心素養獲得有效發展，從而改善高中化學教學的質量。

二、學科大概念視域下高中化學微項目教學原則

（一）結構性

學科大概念視域下的微項目教學應當遵循結構性的特征，教師需要對教學內容進行深入分析，在教學內容中提煉出學科大概念，了解教學內容之間的關聯，根據學生學科大概念的構建需要，以“學科大概念”為主題來組織學生展開一系列的微項目探索，讓學生可以在各個微項目的探索中實現對化學現象的高度抽象，發現化學現象之間的聯系，提煉出化學學科大概念，使學生的科學思維等素養獲得成長。

（二）發展性

學科大概念視域下的微項目教學實施目的是發展學生的核心素養，而學生的核心素養是在學習活動經驗的不斷積累中逐漸形成的，具有發展性的特征。因此在教學中，教師也應當遵循發展性的基本原則。教師要正確認識到學生對學科大概念的認識是一個循序漸進的過程，學生一開始只能夠獲得比較低級的概念，經過經驗的積累，逐漸獲得層次較高的概念，最終構建出學科大概念。因此教師要遵循發展性原則，引導學生展開遞進式的學習，讓學生可以在不斷地探索中獲得核心素養上的成長。

（三）意義性

學科大概念的發展離不開社會價值的介入，只有對化學學科的社會影響進行深入分析，才能夠讓學生提煉出學科大概念，并且設計出適合的微項目教學活動。因此教師在教學中要遵循意義性的基本原則，對化學知識和學生現實生活之間的關聯展開深入分析，將化學知識、思維方式、價值觀整合在一起，從而提煉出適合的學科大概念，為學生的微項目實踐探索提供思路。

（四）靈活性

學科大概念視域下的微項目教學應當具有強大的靈活性，能夠讓學生在微項目的實踐探索中認識化學是有用的，化學與生活是緊密聯系的。微項目教學的關鍵點在于“微”，讓學生可以在一兩節課的時間、在解決小問題中完成項目實踐。促使學生將自己獲得的信息快速地納入到自己的知識結構中去，使學生的認知獲得深入發展，讓學生真正獲得終身發展所需要的能力和品格，在將來可以將自己建構的知識模型遷移到更多的陌生情境中，更快、更全面地解決問題[2]。

三、學科大概念視域下高中化學微項目教學實施

（一）基于學生需求，確定項目主題

高三化學一輪復習中，很多老師發現元素及其化合物的知識多而雜，如果只是重復訓練，學生容易遺忘。為提高元素及其化合物知識的復習效率，需要系統地把握元素化合物知識之間存在著的廣泛聯系，結構化地運用相關知識解決實際問題。

二氧化氯是一種高效、環保的消毒劑，其優越性能取代傳統的液氯、次氯酸鈉等消毒劑。“二氧化氯的實驗室制備到化工生產”這一微項目中，涉及實驗室制備二氧化氯通常采用氯酸鈉和濃鹽酸、亞氯酸鈉和氯氣等作為原料，通過注意控制反應溫度、時間和混合比例，以確保產物的純凈度和效率。工業生產還需要考慮成本和效率，通過不斷優化生產工藝和設備，提高二氧化氯的生產效率和產品質量。

二氧化氯的實驗室制備到工業生產涉及的知識廣泛而深入。從基礎的理論知識到實踐操作，從原料的選擇到設備的選型，再到產品的應用，都需要我們不斷學習和探索。本微項目設計以學科大概念“物質的結構決定性質，物質的性質決定用途”為統領，以解決二氧化氯的實驗室制備到化工生產中的實際問題，將氯及其化合物的知識結構化，培養學生物質觀念、變化觀念、元素觀念、價值觀念。

（二）研讀課程標準，設好教學目標

“二氧化氯的實驗室制備到化工生產”這一項目主題立足于學生對氯及其化合物的轉化、氧化還原反應的應用、“價—類二維圖”運用的一般方法等基本知識的掌握，讓學生在真實情境的探索中，通過任務驅動、問題探究等方式來構建出更加完整的知識框架，讓學生實現深度學習，發展學生的核心素養。在這次的微項目教學中，需要達成以下的目標：

1.通過探究實驗室中制備二氧化氯，掌握“價—類二維圖”運用于無機化合物的轉化的一般方法，構建出用實驗室制取氣體的科學探究模式，形成良好的實驗設計思想和分析能力。

2.通過了解二氧化氯的工業制法，體驗工業生產的豐富性，深刻體會理論聯系實際的重要性，培養化學工匠精神。

3.通過探索二氧化氯作為消毒劑的發展歷史，形成良好的科學態度和社會責任意識，認識到化學的學習和化學的發展對社會的發展起到了重要的影響。

4.從定性和定量多角度評價二氧化氯、氯氣的殺菌效果，形成學以致用的意識，能夠將建構的知識模型遷移到解決現實生活中去。

總之，教師要重視研讀課程標準，精準分析學情，選擇適合的項目主題，設計出適合的教學目標，從而為項目化教學的展開奠定下良好的基礎[3]。

（三）科學規劃項目，探索解決方案

學科大概念具有統攝性，表現為高層級學科大概念統攝低層級概念，而其遷移性使得學科大概念能通過“抽象概括”和“遷移應用”實現不同層級的轉換。

自下往上的學科大概念的凝練過程，在深刻理解學科本質的基礎上，首先梳理課程內容的內在關系，明晰基于事實的概念及其認識功能；其次是基于概念的認識發展邏輯，抽取基本概念；接著是建構基本概念之間的認識思路，提煉核心概念，形成基本認識；最后是基于學科本質理解凝練應當深入持久理解的學科大概念。這是一個抽象概況的過程，學生形成學科大概念后，再進行自上而下進行遷移應用[4]。

在“二氧化氯的實驗室制備到化工生產”這一微項目中，教師借助情境創設的方式，引導學生展開對問題解決方法的思索，驅動學生去探索項目實踐方案。

（四）學生實踐探索，聚焦問題解決

在“二氧化氯的實驗室制備到化工生產”這一項目中，師生共同構建研究的基本路線。在學生了解了如何來參與項目實踐之后，教師將學生分成小組進行討論，讓學生使用兩個課時的時間來完成項目探索。在學生展開微項目探索的過程中，注重讓學生去分析二氧化氯的結構、二氧化氯的性質以及二氧化氯的應用，促進學生“結構決定性質，性質決定用途”學科大概念的構建。具體來講，學生經歷了如下實踐探索：

一是學生討論養魚是很多人的一項愛好，在養魚的時候，不是只要換水、給魚提供食物就可以的，還需要抑制水里面的細菌真菌，去除水體中的一些有害物質，給魚類提供一個良好的生存空間，這樣才可以保證魚的健康生長。那么我們可以怎樣對魚缸里面的水進行消毒？如此，就借助情境引出學生在項目中需要探索的問題。

二是對教師提供的各種含氯消毒劑以及學習資料進行分析，分析各種含氯消毒劑之間的差異，想一想為什么含二氧化氯的消毒劑更容易受到人們的歡迎。通過這一討論，可以讓學生的閱讀能力、交流推理能力獲得成長，并且讓學生對含氯消毒劑的應用價值形成基本的認識。

三是小組合作來設計實驗方案，探索含二氧化氯的消毒劑的消毒原理。各個小組在這個過程中需要獨立展開實驗探索，首先通過猜想的方式來假設二氧化氯的性質，之后再根據猜想的內容來設計實驗方案，驗證自己的猜想。在這個過程中，重點是讓學生在實驗探究中理解二氧化氯的強氧化性，促使學生對二氧化氯的性質和功能形成基本的認識。

四是學生利用提供的實驗試劑來完成二氧化氯的制備，在這個過程中，需要學生利用氯及其化合物來制作出“價—類二維圖”，利用制作出的圖示來探究出制備二氧化氯的原理，體會無機化合物制備的思路，使學生的“結構決定性質，性質決定用途”的觀念獲得進一步發展。

五是學生對實驗探究的過程展開分析，構建出實驗室制備氣體的一般探究模型。

六是引導學生了解實驗室中最優條件確定的“小試”—初步材料設備選擇的“中試”—建造生產裝置并優化等的“工業放大”，體驗真實的設計情境，發展化學工匠思維。

七是學生從二氧化氯易儲存、消毒后氯殘留少等定性角度，以及學生學會含氯消毒劑的有效氯含氯的計算的定量角度，多維度評價二氧化氯作為消毒劑的優越性，讓學生獲得豐富的體驗感。

八是引導學生從探索的情境出發，思考二氧化氯的保存方式、消毒過程中的使用注意事項，促使學生建立起完善的問題解決模型。

經過上述的實踐探究過程，可以讓學生對如何來研究元素、物質形成完整的認識，有助于學生“結構決定性質，性質決定用途”這一學科大概念的建立，并且讓學生體會到化學學習的重要意義，感受到用化學知識來解決生活中實際問題的樂趣。在學生進行實踐的過程中，教師也要注重發揮出自身的引導作用，給學生提供充足的支架，幫助學生更好地完成探究，確保微項目教學的實施效果[5]。

（五）借助成果展示，實現過程評價

在微項目教學中，教師重視學生成果的制作和展示，借助成果的應用來加深學生的認識，讓學生進一步體會到科學探究的樂趣。在學生展示成果的過程中，教師要注重讓學生多用語言來進行表達，使學生在語言表達中進一步梳理自己解決問題的過程，對其中蘊含的科學思想形成更加深刻的認識。在本次的微項目實踐中，結合項目內容的特點，教師讓學生制作如下作品：針對含氯（二氧化氯）消毒劑的使用特點，為其撰寫一份使用說明書，幫助更多的人了解含氯消毒劑的使用注意事項。

在說明書的制作過程中，學生也要盡可能地將自己調查到的情況、得到的結論展示出來。在學生完成作品之后，教師再引導學生展開成果展示活動，讓學生展示自己的作品，各個小組需要介紹如下內容：都研究了哪些問題、使用了怎樣的方式來進行研究、對二氧化氯的性質有了哪些認識、二氧化氯為什么可以成為消毒劑中的重要構成、在使用含氯消毒劑的過程中需要注意哪些問題（使用量、安全性等）、在微項目實踐中都遇到了哪些困難、如何解決困難、還有哪些困惑等。在學生介紹實踐成果的過程中，教師注重對學生的情況進行分析，了解學生在“性質決定用途”這一學科大概念構建上存在的問題，引導學生對氯元素的性質和功能展開進一步分析，促進學生學科大概念的構建，讓學生獲得更加深刻的學習體驗。最后，教師再從整體上對學生進行評價，包括學生的學習態度、問題解決能力等，讓學生在評價的幫助下優化自己的學習方式，提升學生的元認知能力。

總之，教師要重視起成果制作和展示這一環節，借助成果的分析來了解學生是否落實了微項目教學目標，從而采取更有針對性的指導措施。在評價的過程中，除了使用教師評價的手段之外，教師還可以采取學生自評和學生互評的方式，讓學生在反思中建立起更加完善的理解。

四、學科大概念視域下的高中化學微項目教學實施反思

和項目化教學相比，微項目教學的時長、組織形式都更加靈活，能夠更好地滿足學生核心素養成長的需要，提升教學的效率。因此教師要立足學生化學核心素養成長的需求，從教學內容中提煉出學科大概念，依托學科大概念來組織微項目教學活動。在實際的教學中，教師還應當注意以下問題：

（一）貼近學生生活

微項目教學要貼近學生的現實生活，使學生在解決生活實際問題的過程中獲得綜合素質上的進步。在以往的高中化學教學中，存在教學脫離學生生活的問題，學生無法將學習到的知識遷移到實際生活中去，而化學學科大概念也有著很高的抽象性，如果教師實施的微項目教學不立足于學生的現實生活，則很難使學生正確理解大概念，進一步影響學生的學習體驗，給學生核心素養的成長帶來阻礙。因此教師要從學科大概念出發，選擇適合的生活素材來創設情境，引導學生對生活中的科學現象展開探究，從而調動起學生的學習興趣，并且讓學生在解決問題的過程中獲取知識和技能，體會到化學知識在現實生活中的實際用途，在普遍現象的歸納中構建出學科大概念，發展學生的科學思維、化學觀念等素養。

（二）重視學生差異

微項目教學對學生的學習能力會有一定的要求，因此對部分學生來講會存在一定難度，這就要求教師在微項目教學中要更加關注學生之間的差異性，結合學生的實際需求來采取有針對性的做法。如在提問的過程中，對于學習能力比較低的學生，教師可以降低提問的要求，避免導致學生產生畏難的情緒。在評價的過程中，教師也要重視學生之間的差異性，了解學生的起點，對學生進行不同角度的評價等。如此，通過在微項目教學中注重學生之間的差異性，能夠將學生的潛能更好地挖掘出來，有助于提升微項目教學的質量，促進學生學科大概念的建立，讓每一個學生都可以在原有的水平上獲得提升。

結束語

在高中化學教學中實施指向學科大概念的微項目教學，能夠增強化學教學和學生現實生活之間的聯系，讓學生實現在做中學，在親身經歷中感受到化學的魅力，體會到化學學習的價值，強化學生在教學活動中的自主性和創造性，使學生的化學核心素養獲得有效發展。因此，教師要重視起對微項目的開發和使用，基于提煉出的學科大概念來實施微項目教學，讓學生在情境的遷移、應用和衍生中探索化學知識的本質，掌握有效的化學學習方法，實現對學生化學核心素養的有效培養，從而取得更好的教學效果，促進化學課程的有效改革。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部制定，普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020：4.

[2]燕聰聰，崔繼文.基于化學史情境的高中化學微項目教學研究：以“了解純堿的生產歷史”為例[J].云南化工，2023，50（11）：203-205.

[3]周晉國.基于核心素養的高中化學微項目教學模式探究[J].教學管理與教育研究，2023（20）：96-98.

[4]楊蘭芳.逆向設計：架構高中化學微項目教學新路徑：以“打印機里墨粉成分探究”教學為例[J].福建教育，2023（33）：56-59.

[5]謝春林.高中化學教學中“微項目”學習模式的應用[J].中學化學教學參考，2023（21）：6-7.

本文系莆田市2023年度名師工作室專項課題“學科大概念視域下中學化學微項目與活動元融合的實踐研究”（課題編號：PTMS2023065）的研究成果。